本發(fā)明涉及光譜分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種蔬菜農(nóng)藥殘留檢測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，由于菜農(nóng)在防治蔬菜病蟲害過程中超劑量使用化學(xué)農(nóng)藥，導(dǎo)致蔬菜中的農(nóng)藥殘留量越來越高，直接危害了蔬菜出口和百姓健康。而且，蔬菜中各類農(nóng)藥殘留過高引發(fā)的食物中毒事件屢見報道。因此，如何檢測市場上蔬菜農(nóng)藥殘留是否過量問題是當(dāng)前蔬菜生產(chǎn)中亟待解決的問題。當(dāng)前世界各國政府也不斷加強農(nóng)藥殘留的檢測工作，對農(nóng)藥殘留檢測靈敏度和效率的要求逐步提高，對快速檢測分析新技術(shù)的開發(fā)也日益重視。

目前，常規(guī)的農(nóng)藥殘留檢測方法主要有液相色譜法(highperformanceliquidchromatography，簡稱：hplc)、氣相色譜法(gaschromatography，簡稱：gc)、質(zhì)譜法(massspectrometry，簡稱：ms)等。hplc檢測法對蔬菜樣品進行切碎液化并脫液，加入流動相中制成待分離溶液，利用該溶液在固定相和流動相之間分配系數(shù)的差異實現(xiàn)分離，從而計算農(nóng)藥殘留量。例如，液相色譜法測定西紅柿中克線磷殘留量，采用hplc實現(xiàn)了對克線磷檢測。gc是檢測有機磷的國家標準方法，gc檢測法以惰性氣體為流動相，對蔬菜樣品經(jīng)提取、純化、濃縮后注入氣相色譜柱，升溫氣化后，不同的農(nóng)藥在固定相中分離，經(jīng)不同的檢測器檢測掃描繪出氣相色譜圖，通過保留時間來對農(nóng)藥殘留定性，通過峰或峰面積與標準曲線對照來對農(nóng)藥殘留定量。例如氣相色譜法測定蔬菜中有機磷農(nóng)藥的殘留量，采用classgc-10色譜工作站、氮磷檢測器測定了蔬菜中有機磷。ms檢測法將氣相色譜與質(zhì)譜技術(shù)相結(jié)合，對蔬菜樣本中的殘留農(nóng)藥通過氣相色譜分離后，對它們進行質(zhì)譜的從低質(zhì)量數(shù)到高質(zhì)量數(shù)的全譜掃描，根據(jù)特征離子的質(zhì)荷比和質(zhì)量色譜圖的保留時間對農(nóng)藥殘留做定性分析，根據(jù)峰高或峰面積對農(nóng)藥殘留做定量分析。例如采用ms檢測法檢測蔬菜食用菌等多種蔬菜和水果中殘留的農(nóng)藥等。

然而，這些方法在檢測前對樣品處理復(fù)雜、檢測儀器設(shè)備昂貴、分析時間長、要求熟練的專業(yè)技術(shù)人員才能完成，且不能滿足樣品現(xiàn)場快速檢測的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明實施例提供了一種蔬菜農(nóng)藥殘留檢測方法及系統(tǒng)。

一方面，本發(fā)明實施例提供了一種蔬菜農(nóng)藥殘留檢測方法，包括：

獲取待測蔬菜的第一反射光譜數(shù)據(jù)；

根據(jù)預(yù)先建立的蔬菜農(nóng)藥殘留指數(shù)模型和所述第一反射光譜數(shù)據(jù)計算所述待測蔬菜的農(nóng)藥殘留指數(shù)；

根據(jù)所述農(nóng)藥殘留指數(shù)與預(yù)設(shè)閾值確定所述待測蔬菜的農(nóng)藥殘留程度。

另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種蔬菜農(nóng)藥殘留檢測系統(tǒng)，包括：

采集設(shè)備，用于采集待測蔬菜的第一反射光譜數(shù)據(jù)；

移動終端，與所述采集設(shè)備連接，用于執(zhí)行下述方法：獲取待測蔬菜的第一反射光譜數(shù)據(jù)；根據(jù)預(yù)先建立的蔬菜農(nóng)藥殘留指數(shù)模型和所述第一反射光譜數(shù)據(jù)計算所述待測蔬菜的農(nóng)藥殘留指數(shù)；根據(jù)所述農(nóng)藥殘留指數(shù)與預(yù)設(shè)閾值確定所述待測蔬菜的農(nóng)藥殘留程度。

本發(fā)明實施例提供的蔬菜農(nóng)藥殘留檢測方法及系統(tǒng)，通過待測蔬菜的反射光譜信息以及預(yù)先設(shè)定的農(nóng)藥殘留指數(shù)模型，確定蔬菜農(nóng)藥殘留程度，實現(xiàn)了實時無損檢測，檢測過程安全、方便、快捷，檢測結(jié)果準確率高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的蔬菜農(nóng)藥殘留檢測方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的蔬菜農(nóng)藥殘留檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

圖1為本發(fā)明實施例提供的蔬菜農(nóng)藥殘留檢測方法的流程示意圖，如圖1所示，所述方法包括：

步驟s11、獲取待測蔬菜的第一反射光譜數(shù)據(jù)；

本發(fā)明實施例適用于不同品種的蔬菜農(nóng)藥殘留檢測，具體地，當(dāng)需要檢測某一蔬菜上的農(nóng)藥殘留時，首先獲取待測蔬菜的反射光譜數(shù)據(jù)，為了便于區(qū)分，本發(fā)明實施例中將待測蔬菜的反射光譜數(shù)據(jù)記為第一反射光譜數(shù)據(jù)。第一反射光譜數(shù)據(jù)可以是待測蔬菜的反射光中各波段光的反射率或輻亮度等光譜數(shù)據(jù)，這些信息可以由光譜儀采集獲得，通過讀取光譜儀輸出的光譜曲線，就可獲得上述光譜數(shù)據(jù)。

例如，檢測某顆白菜的農(nóng)藥殘留，首先使用光譜儀采集該白菜的反射光譜數(shù)據(jù)，例如光譜儀可以采集該白菜的表層葉子上某一區(qū)域的反射光譜數(shù)據(jù)，例如可以使用可見-近紅外光譜儀采集反射光譜數(shù)據(jù)，該光譜儀的光譜范圍為400～1000nm，光譜分辨率為5nm，并且波段間隔5nm，則光譜儀輸出的光譜曲線對應(yīng)白菜反射光中波長為400～1000nm的反射光譜數(shù)據(jù)，將該光譜曲線轉(zhuǎn)換成反射率光譜，這些反射率光譜及其對應(yīng)的波段，作為待測白菜的第一反射光譜數(shù)據(jù)。在實際應(yīng)用中，第一反射光譜數(shù)據(jù)還可以是光譜曲線中的輻亮度等信息，本發(fā)明實施例對此不作限定。此外，還可以使用光譜范圍為1000～2500nm、光譜分辨率為5～10nm的近紅外-短波紅外光譜儀。本發(fā)明實施例對光譜儀類型不作限定，其選擇原則是能夠反映待測蔬菜的反射光譜信息。例如，根據(jù)先驗知識，待測蔬菜的反射光波長范圍為2000～2500nm，則選擇光譜范圍為1000～2500nm、光譜分辨率為5～10nm的近紅外-短波紅外光譜儀采集待測蔬菜的第一反射光譜數(shù)據(jù)。

步驟s12、根據(jù)預(yù)先建立的蔬菜農(nóng)藥殘留指數(shù)模型和所述第一反射光譜數(shù)據(jù)計算所述待測蔬菜的農(nóng)藥殘留指數(shù)；

具體地，由于各種蔬菜反射光的波長范圍不同，表現(xiàn)出的反射光譜曲線也有差異，為了提高農(nóng)藥檢測精度，根據(jù)蔬菜品種不同，預(yù)先建立了不同蔬菜的農(nóng)藥殘留指數(shù)模型，將獲取到的待測蔬菜的第一反射光譜數(shù)據(jù)輸入到預(yù)先建立的該類別蔬菜的農(nóng)藥殘留指數(shù)模型中，得到待測蔬菜的農(nóng)藥殘留指數(shù)。

例如，檢測某顆白菜的農(nóng)藥殘留，則將該白菜的第一反射光譜數(shù)據(jù)輸入到預(yù)先建立的白菜農(nóng)藥殘留指數(shù)模型中，計算該白菜的農(nóng)藥殘留指數(shù)。

在實際應(yīng)用中，還可以根據(jù)各種蔬菜成長過程中所使用的農(nóng)藥不同，預(yù)先建立不同蔬菜的不同農(nóng)藥所對應(yīng)的農(nóng)藥殘留指數(shù)模型，當(dāng)要檢測某一蔬菜的農(nóng)藥殘留時，可以將該蔬菜的第一反射光譜數(shù)據(jù)輸入到該類蔬菜常用的農(nóng)藥所對應(yīng)的農(nóng)藥殘留指數(shù)模型中，得到該蔬菜的農(nóng)藥殘留指數(shù)，也可以將該蔬菜的第一反射光譜數(shù)據(jù)輸入到多個該蔬菜對應(yīng)的農(nóng)藥殘留指數(shù)模型中，獲得待測蔬菜的多個農(nóng)藥殘留指數(shù)值。

步驟s13、根據(jù)所述農(nóng)藥殘留指數(shù)與預(yù)設(shè)閾值確定所述待測蔬菜的農(nóng)藥殘留程度。

具體地，根據(jù)蔬菜品種不同，設(shè)置不同蔬菜對應(yīng)的預(yù)設(shè)閾值，根據(jù)待測蔬菜的農(nóng)藥殘留指數(shù)和該蔬菜對應(yīng)的預(yù)設(shè)閾值，判斷待測蔬菜的農(nóng)藥殘留程度。

例如，對步驟s12獲得的白菜農(nóng)藥殘留指數(shù)，找出預(yù)先設(shè)置的白菜預(yù)設(shè)閾值，根據(jù)該預(yù)設(shè)閾值，判斷該檢測白菜的農(nóng)藥殘留程度。

在實際應(yīng)用中，還可以對一種蔬菜的不同農(nóng)藥設(shè)置不同的預(yù)設(shè)閾值，若步驟s12中獲得多個農(nóng)藥殘留指數(shù)值，則分別對比該農(nóng)藥所對應(yīng)的預(yù)設(shè)閾值，判斷待檢測蔬菜中每種農(nóng)藥的農(nóng)藥殘留程度。

例如，預(yù)先建立了白菜中不同農(nóng)藥的農(nóng)藥殘留指數(shù)模型，并設(shè)置了每種農(nóng)藥所對應(yīng)的預(yù)設(shè)閾值，則要檢測某顆白菜的農(nóng)藥殘留時，首先獲取該白菜的第一反射光譜數(shù)據(jù)，然后將該第一反射光譜數(shù)據(jù)輸入到不同農(nóng)藥的農(nóng)藥殘留指數(shù)模型中，得到多個農(nóng)藥殘留指數(shù)，并分別對比與該農(nóng)藥對應(yīng)的預(yù)設(shè)閾值，得到待測白菜中各農(nóng)藥的殘留程度。

本發(fā)明實施例提供的蔬菜農(nóng)藥殘留檢測方法，通過待測蔬菜的反射光譜信息以及預(yù)先設(shè)定的農(nóng)藥殘留指數(shù)模型，確定蔬菜農(nóng)藥殘留程度，實現(xiàn)了實時無損檢測，檢測過程安全、方便、快捷，檢測結(jié)果準確率高。

在上述實施例的基礎(chǔ)上，進一步地，所述第一反射光譜數(shù)據(jù)為：所述待測蔬菜反射模擬太陽光的光譜數(shù)據(jù)。

具體地，首先向待測蔬菜發(fā)射模擬太陽光，然后獲取待測蔬菜的第一反射光譜數(shù)據(jù)。這樣，第一反射光譜數(shù)據(jù)為待測蔬菜反射模擬太陽光的光譜數(shù)據(jù)。在實際應(yīng)用中，為了消除待測蔬菜所處光照環(huán)境不同帶來的光譜分析的不確定性，發(fā)射的模擬太陽光要求平行且能量穩(wěn)定。

本發(fā)明實施例提供的蔬菜農(nóng)藥殘留檢測方法，第一反射光譜數(shù)據(jù)為待測蔬菜反射模擬太陽光的光譜數(shù)據(jù)，由于模擬太陽光容易產(chǎn)生且成本低，并且反射光的光源相同，同時模擬太陽光的反射光譜數(shù)據(jù)信息豐富，使反射光譜數(shù)據(jù)涵蓋了更多的待測蔬菜的農(nóng)藥信息，進一步提高了蔬菜農(nóng)藥殘留檢測的精度。

在上述各實施例的基礎(chǔ)上，進一步地，所述蔬菜農(nóng)藥殘留指數(shù)模型采用如下步驟建立：

采集樣本集中不同農(nóng)藥濃度的蔬菜樣本的第二反射光譜數(shù)據(jù)；

對所述第二反射光譜數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的第三反射光譜數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述第三反射光譜數(shù)據(jù)確定第一特征波段和第二特征波段；

根據(jù)下述公式確定所述農(nóng)藥殘留指數(shù)模型：

其中，nsi為農(nóng)藥殘留指數(shù)，b1為所述第一特征波段對應(yīng)的反射光譜數(shù)據(jù)，b2為所述第二特征波段對應(yīng)的反射光譜數(shù)據(jù)。

具體地，在執(zhí)行上面的實施例之前，首先要建立蔬菜農(nóng)藥殘留指數(shù)模型。下面詳細介紹建模的具體過程：

首先，構(gòu)建蔬菜樣本集。為了使構(gòu)建的農(nóng)藥殘留指數(shù)模型能夠正確反映蔬菜的農(nóng)藥殘留，蔬菜樣本集需要包含蔬菜實際生成過程中所使用的農(nóng)藥信息。蔬菜樣本集有三種構(gòu)建方法，對應(yīng)于三種蔬菜樣本集：

(1)對每種蔬菜成長過程中使用的農(nóng)藥品種各配備不同濃度的該種農(nóng)藥溶液，然后根據(jù)蔬菜成長時期不同，對同一品種蔬菜其中一部分蔬菜分次噴灑相同濃度的同種農(nóng)藥，并對該蔬菜進行標記，直至蔬菜處于可以上市的階段，采摘蔬菜，其中該蔬菜標記有所使用的農(nóng)藥種類及其濃度。對同一品種蔬菜中的其他蔬菜，一部分成長過程中不噴灑任何農(nóng)藥，采摘蔬菜，并對該蔬菜標記為農(nóng)藥濃度為0，剩余部分按照上面的方法噴灑該農(nóng)藥的其他濃度的農(nóng)藥溶液，或者其他種類農(nóng)藥的同一濃度的農(nóng)藥溶液，最后對采摘的蔬菜標記農(nóng)藥種類及農(nóng)藥濃度，這樣就可以得到第一種蔬菜樣本集，該樣本集包含蔬菜類別、農(nóng)藥種類和農(nóng)藥濃度信息。

例如，針對蔬菜a的農(nóng)藥有b1和b2，則在蔬菜a成長過程中，對第一批蔬菜a噴灑濃度為c1的農(nóng)藥b1，并且在第一批蔬菜a的后續(xù)成長過程中都只噴灑濃度為c1的農(nóng)藥b1，將第一批蔬菜a標記為農(nóng)藥b1，濃度c1；對第二批蔬菜a噴灑濃度為c2的農(nóng)藥b1，并且在第二批蔬菜a的后續(xù)成長過程中都只噴灑濃度為c2的農(nóng)藥b1，將第二批蔬菜a標記為農(nóng)藥b1，濃度c2；對第三批蔬菜a噴灑濃度為c1的農(nóng)藥b2，并且在第三批蔬菜a的后續(xù)成長過程中都只噴灑濃度為c1的農(nóng)藥b2，將第三批蔬菜a標記為農(nóng)藥b2，濃度c1；對第四批蔬菜a噴灑濃度為c2的農(nóng)藥b2，并且在第四批蔬菜a的后續(xù)成長過程中都只噴灑濃度為c2的農(nóng)藥b2，將第四批蔬菜a標記為農(nóng)藥b2，濃度c2；對第五批蔬菜a在成長過程中不噴灑任何農(nóng)藥，標記為農(nóng)藥濃度為0。當(dāng)然，在實際應(yīng)用中，農(nóng)藥濃度劃分可以為很多級別，此處僅以兩種濃度為例，另外，需要說明的是，為了減少陽光、雨水等自然壞境對蔬菜上農(nóng)藥的影響，上述第一批蔬菜a、第二批蔬菜a、第三批蔬菜a、第四批蔬菜a和第五批蔬菜a是同時同地點生長的蔬菜a，并且噴灑農(nóng)藥的時間也是相同的。

(2)對每種蔬菜選擇一種最常用的農(nóng)藥，配備該農(nóng)藥的不同濃度的農(nóng)藥溶液，然后根據(jù)蔬菜成長時期不同，對同一品種蔬菜其中一部分蔬菜分次噴灑相同濃度的農(nóng)藥，并對該蔬菜進行標記，直至蔬菜處于可以上市的階段，采摘蔬菜，其中該蔬菜標記有所使用的農(nóng)藥濃度。對同一品種蔬菜中的其他蔬菜，一部分成長過程中不噴灑任何農(nóng)藥，采摘蔬菜，并對該蔬菜標記為農(nóng)藥濃度為0，剩余部分按照上面的方法噴灑該農(nóng)藥的其他濃度的農(nóng)藥溶液，最后對采摘的蔬菜標記農(nóng)藥濃度，這樣就可以得到第二種蔬菜樣本集，該樣本集包含蔬菜類別和農(nóng)藥濃度信息。

例如，蔬菜a的常用農(nóng)藥為b1，則配備濃度分別為c1、c2和c3的農(nóng)藥b1溶液。對第一批蔬菜a，在其成長過程中，分別對其噴灑濃度為c1的b1溶液，并對其標記為濃度為c1；對第二批蔬菜a，在其成長過程中，分別對其噴灑濃度為c2的b1溶液，并對其標記為濃度為c2；對第三批蔬菜a，在其成長過程中，分別對其噴灑濃度為c3的b1溶液，并對其標記為濃度為c3；對第四批蔬菜a，在其成長過程中，不噴灑任何農(nóng)藥，并對其標記為濃度為0。當(dāng)然，在實際應(yīng)用中，農(nóng)藥濃度劃分可以為很多級別，此處僅以三種濃度為例，另外，需要說明的是，上述第一批蔬菜a、第二批蔬菜a、第三批蔬菜a和第四批蔬菜a是同時同地點生長的蔬菜a，并且噴灑農(nóng)藥的時間也是相同的。

(3)對每種蔬菜根據(jù)其生長過程中不同階段噴灑的農(nóng)藥品種不同，配備該農(nóng)藥的不同濃度的農(nóng)藥溶液，然后根據(jù)蔬菜成長時期不同，對同一品種蔬菜其中一部分蔬菜在第一成長階段噴灑第一濃度的農(nóng)藥b1，在第二成長階段噴灑第一濃度的農(nóng)藥b2，在第三階段噴灑第一濃度的農(nóng)藥b3，并對該蔬菜進行標記，直至蔬菜處于可以上市的階段，采摘蔬菜，其中該蔬菜標記有所使用的第一濃度的農(nóng)藥濃度。對同一品種蔬菜中的其他蔬菜，一部分成長過程中不噴灑任何農(nóng)藥，采摘蔬菜，并對該蔬菜標記為農(nóng)藥濃度為0，剩余部分按照上面的方法噴灑不同農(nóng)藥的其他濃度的農(nóng)藥溶液，最后對采摘的蔬菜標記農(nóng)藥濃度，這樣就可以得到第三種蔬菜樣本集，該樣本集包含蔬菜類別和農(nóng)藥濃度信息。

例如，蔬菜a成長過程中第一成長階段使用農(nóng)藥b1，第二成長階段使用農(nóng)藥b2，第三成長階段使用農(nóng)藥b3，則配備濃度為c1的b1溶液、b2溶液和b3溶液，配備濃度為c2的b1溶液、b2溶液和b3溶液，配備濃度為c3的b1溶液、b2溶液和b3溶液。對第一批蔬菜a，在第一成長階段噴灑濃度為c1的b1溶液，在第二成長階段噴灑濃度為c1的b2溶液，在第三生長階段噴灑濃度為c1的b3溶液，并對其標記為濃度為c1；對第二批蔬菜a，在第一成長階段噴灑濃度為c2的b1溶液，在第二成長階段噴灑濃度為c2的b2溶液，在第三生長階段噴灑濃度為c2的b3溶液，并對其標記為濃度為c2；對第三批蔬菜a，在第一成長階段噴灑濃度為c3的b1溶液，在第二成長階段噴灑濃度為c3的b2溶液，在第三生長階段噴灑濃度為c3的b3溶液，并對其標記為濃度為c1；對第四批蔬菜a，在其成長過程中，不噴灑任何農(nóng)藥，并對其標記為濃度為0。當(dāng)然，在實際應(yīng)用中，農(nóng)藥濃度劃分可以為很多級別，此處僅以三種濃度為例，另外，需要說明的是，上述第一批蔬菜a、第二批蔬菜a、第三批蔬菜a和第四批蔬菜a是同時同地點生長的蔬菜a，并且噴灑農(nóng)藥的時間也是相同的。

選擇上述三種方法中的任意一種方法建立蔬菜樣本集，然后采集蔬菜樣本集中不同農(nóng)藥濃度的蔬菜樣本的反射光譜數(shù)據(jù)，為了便于區(qū)分，本發(fā)明實施例中，將蔬菜樣本的反射光譜數(shù)據(jù)記為第二反射光譜數(shù)據(jù)，采集到的所有第二反射光譜數(shù)據(jù)及其對應(yīng)的蔬菜品種、農(nóng)藥濃度構(gòu)成了光譜數(shù)據(jù)資源庫。為了提高農(nóng)藥殘留檢測精度，采集蔬菜樣本的反射光譜數(shù)據(jù)要求與采集待測蔬菜的反射光譜數(shù)據(jù)使用的設(shè)備相同且采集方法相同。例如，采集蔬菜樣本的反射光譜數(shù)據(jù)使用的是近紅外光譜儀，反射的是模擬太陽光，則采集待測蔬菜的反射光譜時同樣需要使用近紅外光譜儀，反射模擬太陽光。

然后對光譜數(shù)據(jù)資源庫中的第二反射光譜數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的第三反射光譜數(shù)據(jù)。具體地，對第二反射光譜數(shù)據(jù)進行去噪，去噪的方法包括但不限于異常光譜剔除、光譜平滑等技術(shù)手段。例如，可以根據(jù)先驗知識，獲知每種蔬菜反射光的波長信息，對于光譜數(shù)據(jù)資源庫中的第二反射光譜數(shù)據(jù)，明顯與該蔬菜反射光的波長信息不對應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)，予以剔除，減少因采集失誤或光源出現(xiàn)問題，而影響建模的正確性。

為減少農(nóng)藥殘留指數(shù)模型過擬合問題，減少波段數(shù)據(jù)，選擇其中兩個波段作為特征波段，根據(jù)第三反射光譜數(shù)據(jù)確定第一特征波段和第二特征波段。以第一種蔬菜樣本集為例，第三反射光譜數(shù)據(jù)包含了不同蔬菜的不同農(nóng)藥的不同濃度的反射光譜數(shù)據(jù)，對每一種蔬菜，可以構(gòu)建農(nóng)藥-濃度-光譜關(guān)系表，首先根據(jù)先驗知識，去除其中與農(nóng)藥明顯無關(guān)聯(lián)的反射光波段的光譜數(shù)據(jù)，然后對于其余反射光波段的光譜數(shù)據(jù)，根據(jù)wilk-lambda逐步判別法或回歸分析法，可以確定與農(nóng)藥濃度相關(guān)的反射光波段，然后確定其中與農(nóng)藥濃度相關(guān)度最高的兩個反射光波段作為第一特征波段和第二特征波段。例如，利用wilk-lambda逐步判別法或回歸分析法選定與農(nóng)藥濃度相關(guān)的若干個反射光波段，通過兩兩組合，計算波段指數(shù)，分析波段指數(shù)與農(nóng)藥殘留濃度的相關(guān)性確定與農(nóng)藥濃度最相關(guān)的波段指數(shù)，將該波段指數(shù)對應(yīng)的兩個反射光波段記為第一特征波段和第二特征波段。

之后，根據(jù)第一特征波段和第二特征波段計算農(nóng)藥殘留指數(shù)模型：

其中，nsi為農(nóng)藥殘留指數(shù)，b1為第一特征波段對應(yīng)的反射光譜數(shù)據(jù)，b2為第二特征波段對應(yīng)的反射光譜數(shù)據(jù)，以反射率為例，b1為第一特征波段的反射率，b2為第二特征波段的反射率。

在實際應(yīng)用中，光譜數(shù)據(jù)資源庫還可以包括：蔬菜圖片、蔬菜名稱、采集地點、采集時間、采集設(shè)備等信息，以減少環(huán)境變化對構(gòu)建農(nóng)藥殘留指數(shù)模型的影響。

在實際應(yīng)用中，若采用第一種蔬菜樣本集，則對于每個種類的蔬菜，實際產(chǎn)生的是多個農(nóng)藥殘留指數(shù)，其中一個農(nóng)藥類別對應(yīng)一個農(nóng)藥殘留指數(shù)。若采用第二種蔬菜樣本集或第三種蔬菜樣本集，則每個種類的蔬菜對應(yīng)一個農(nóng)藥殘留指數(shù)。

本發(fā)明實施例提供的蔬菜農(nóng)藥殘留檢測方法，根據(jù)樣本集中不同農(nóng)藥濃度的蔬菜樣本的反射光譜數(shù)據(jù)構(gòu)建農(nóng)藥殘留指數(shù)模型，使該農(nóng)藥殘留指數(shù)模型更好地反映蔬菜實際的農(nóng)藥殘留，進一步提高了蔬菜農(nóng)藥殘留檢測的精度。

在上述各實施例的基礎(chǔ)上，進一步地，所述預(yù)設(shè)閾值通過下述方法獲得：

計算所述樣本集中不同農(nóng)藥濃度的蔬菜樣本的農(nóng)藥殘留指數(shù)；

采用化學(xué)方法檢測所述樣本集中不同農(nóng)藥濃度的蔬菜樣本的農(nóng)藥殘留量；

構(gòu)建所述農(nóng)藥殘留指數(shù)與所述農(nóng)藥殘留量的函數(shù)關(guān)系；

根據(jù)所述函數(shù)關(guān)系計算最大農(nóng)藥殘留限量對應(yīng)的農(nóng)藥殘留指數(shù)值，將所述農(nóng)藥殘留指數(shù)值作為預(yù)設(shè)閾值。

具體地，根據(jù)蔬菜樣本集中不同農(nóng)藥濃度的蔬菜樣本的反射光譜數(shù)據(jù)，獲取第一特征波段和第二特征波段，然后根據(jù)不同農(nóng)藥濃度的第一特征波段的光譜數(shù)據(jù)和第二特征波段的光譜數(shù)據(jù)計算不同農(nóng)藥濃度對應(yīng)的農(nóng)藥殘留指數(shù)。然后采用化學(xué)方法檢測計算的農(nóng)藥殘留指數(shù)所對應(yīng)的蔬菜樣本的農(nóng)藥殘留量，例如使用國家食品安全標準中規(guī)定的檢測方法進行農(nóng)藥殘留檢測，這樣就可以得到農(nóng)藥殘留指數(shù)-農(nóng)藥殘留量之間的關(guān)系，將農(nóng)藥殘留指數(shù)作為自變量，農(nóng)藥殘留量作為因變量，構(gòu)建農(nóng)藥殘留指數(shù)與農(nóng)藥殘留量之間的函數(shù)關(guān)系，即將光譜數(shù)據(jù)預(yù)農(nóng)藥殘留量相關(guān)聯(lián)。之后計算國家食品安全對農(nóng)藥最大殘留限量對應(yīng)的農(nóng)藥殘留指數(shù)，將該農(nóng)藥殘留指數(shù)作為預(yù)設(shè)閾值。

例如，以第一種蔬菜樣本集為例，不同蔬菜品種不同農(nóng)藥對應(yīng)不同的農(nóng)藥殘留指數(shù)，則可獲取不同農(nóng)藥的預(yù)設(shè)閾值。而對于第二種蔬菜樣本集和第三種蔬菜樣本集，同一品種蔬菜對應(yīng)同一個預(yù)設(shè)閾值。

本發(fā)明實施例提供的蔬菜農(nóng)藥殘留檢測方法，根據(jù)不同農(nóng)藥濃度的蔬菜樣本的農(nóng)藥殘留指數(shù)和農(nóng)藥殘留量，構(gòu)建農(nóng)藥殘留指數(shù)與農(nóng)藥殘留量之間的函數(shù)關(guān)系，然后計算最大農(nóng)藥殘留限量對應(yīng)的最大農(nóng)藥殘留指數(shù)值，將該值作為預(yù)設(shè)閾值，將光譜數(shù)據(jù)預(yù)農(nóng)藥殘留量相關(guān)聯(lián)，提高了農(nóng)藥殘留檢測的正確率。

在上述各實施例的基礎(chǔ)上，進一步地，所述根據(jù)所述農(nóng)藥殘留指數(shù)與預(yù)設(shè)閾值確定所述待測蔬菜的農(nóng)藥殘留程度具體為：

若所述農(nóng)藥殘留指數(shù)大于預(yù)設(shè)閾值，則所述待測蔬菜的農(nóng)藥殘留量超標；

若所述農(nóng)藥殘留指數(shù)不大于預(yù)設(shè)閾值，則所述待測蔬菜的農(nóng)藥殘留量未超標。

在實際應(yīng)用中，用戶并不需要明確地知道蔬菜農(nóng)藥殘留量的具體數(shù)值，用戶關(guān)心的只是蔬菜的農(nóng)藥殘留量是否超標，能否放心食用，因此在本實施例中，將預(yù)設(shè)閾值作為界限，農(nóng)藥殘留指數(shù)大于預(yù)設(shè)閾值的表明待測蔬菜的農(nóng)藥殘留量超標，不大于預(yù)設(shè)閾值的表明蔬菜的農(nóng)藥殘留量未超標。具體地，對于第一種蔬菜樣本集，若待測蔬菜的農(nóng)藥殘留指數(shù)大于其中一個預(yù)設(shè)閾值，則表明待測蔬菜的農(nóng)藥殘留量超標，若待測蔬菜的農(nóng)藥殘留指數(shù)均小于或等于上個實施例中的第一種蔬菜樣本集中該品種的蔬菜的不同農(nóng)藥對應(yīng)的預(yù)設(shè)閾值，則表明待測蔬菜的農(nóng)藥殘留量未超標。對于第二種蔬菜樣本集和第三種蔬菜樣本集構(gòu)建的農(nóng)藥殘留指數(shù)模型，若待測蔬菜的農(nóng)藥殘留指數(shù)大于預(yù)設(shè)閾值，則表明待測蔬菜的農(nóng)藥殘留量超標，若待測蔬菜的農(nóng)藥殘留指數(shù)小于或等于預(yù)設(shè)閾值，則表明待測蔬菜的農(nóng)藥殘留量未超標，符合國家食品安全標準。

例如，要檢測某顆白菜的農(nóng)藥殘留，則首先獲取該白菜反射光譜數(shù)據(jù)，然后查找白菜對應(yīng)的農(nóng)藥殘留指數(shù)模型，計算出待測白菜的農(nóng)藥殘留指數(shù)，之后對比白菜的預(yù)設(shè)閾值，判斷待測白菜的農(nóng)藥殘留量是否超標。

本發(fā)明實施例提供的蔬菜農(nóng)藥殘留檢測方法，根據(jù)農(nóng)藥殘留模型與預(yù)設(shè)閾值判斷待測蔬菜的農(nóng)藥殘留是否超標，提高了農(nóng)藥殘留檢測的正確性。

為更好地應(yīng)用上述蔬菜農(nóng)藥殘留檢測方法，本發(fā)明實施例還提供了一種蔬菜農(nóng)藥殘留檢測系統(tǒng)，圖2為本發(fā)明實施例提供的蔬菜農(nóng)藥殘留檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，所述系統(tǒng)包括：移動終端21和采集設(shè)備22，其中：采集設(shè)備22用于采集待測蔬菜的第一反射光譜數(shù)據(jù)；移動終端21與所述采集設(shè)備連接，用于執(zhí)行上述方法實施例，例如包括：獲取待測蔬菜的第一反射光譜數(shù)據(jù)；根據(jù)預(yù)先建立的蔬菜農(nóng)藥殘留指數(shù)模型和所述第一反射光譜數(shù)據(jù)計算所述待測蔬菜的農(nóng)藥殘留指數(shù)；根據(jù)所述農(nóng)藥殘留指數(shù)與預(yù)設(shè)閾值確定所述待測蔬菜的農(nóng)藥殘留程度。

具體地，采集設(shè)備22采集蔬菜樣品23的第一反射光譜數(shù)據(jù)，并將該反射光譜數(shù)據(jù)發(fā)送至移動終端21，移動終端21接收到該反射光譜數(shù)據(jù)后，執(zhí)行上述方法實施例，例如包括：根據(jù)預(yù)先建立的蔬菜農(nóng)藥殘留指數(shù)模型和接收到的第一反射光譜數(shù)據(jù)計算待測蔬菜的農(nóng)藥殘留指數(shù)；根據(jù)農(nóng)藥殘留指數(shù)與預(yù)設(shè)閾值確定待測蔬菜的農(nóng)藥殘留程度，其他方法詳見上述方法實施例，此處不再贅述。此外，移動終端21還可以向采集設(shè)備供電。

例如當(dāng)需要檢測某顆白菜的農(nóng)藥殘留時，將采集設(shè)備22與移動終端21連接，例如通過usb數(shù)據(jù)線進行連接，然后采集設(shè)備22采集待測白菜的第一反射光譜數(shù)據(jù)，將該反射光譜數(shù)據(jù)作為電信號，發(fā)送至移動終端21，移動終端21根據(jù)第一反射光譜數(shù)據(jù)，計算待測白菜的農(nóng)藥殘留指數(shù)，然后對于預(yù)設(shè)閾值，判斷待測白菜的農(nóng)藥殘留程度。此外，移動終端還可以顯示農(nóng)藥殘留程度，供用戶查看。例如移動終端顯示待測蔬菜農(nóng)藥殘留超標，建議食用前清洗侵泡等處理方案。

本發(fā)明實施例提供的蔬菜農(nóng)藥殘留檢測系統(tǒng)，將移動終端與采集設(shè)備相連，根據(jù)采集到的待測蔬菜的反射光譜數(shù)據(jù)，計算待測蔬菜的農(nóng)藥殘留程度，操作簡便安全、檢測結(jié)果精度高，實現(xiàn)了實時無損快速檢測蔬菜農(nóng)藥殘留。

在上述實施例的基礎(chǔ)上，進一步地，如圖2所示，所述采集設(shè)備包括：光源單元221和光譜儀222，其中：光源單元221用于向待測蔬菜23發(fā)射模擬太陽光；光譜儀222與光源單元221耦合且與光源單元221共視場，用于采集待測蔬菜23反射模擬太陽光的光譜數(shù)據(jù)，并向移動終端21發(fā)送所述光譜數(shù)據(jù)。

具體地，光源單元221采用移動終端21供電，光譜儀222與光源單元221耦合且與光源單元221共視場，這樣保證了模擬太陽光照射到的待測蔬菜區(qū)域與光譜儀222采集到的待測蔬菜的反射光譜數(shù)據(jù)對應(yīng)的蔬菜區(qū)域相同，模擬太陽光照射到待測蔬菜23上。首先打開光源單元221，光源單元221向待測蔬菜23發(fā)射模擬太陽光，模擬太陽光照射到待測蔬菜23上，待測蔬菜23反射模擬太陽光，光譜儀222獲取待測蔬菜23的反射光譜數(shù)據(jù)，并作為電信號記錄下來，然后光譜儀222將反射光譜數(shù)據(jù)的電信號發(fā)送至移動終端21，此時關(guān)閉光源單元221，在實際應(yīng)用中，采集數(shù)據(jù)時打開光源單元221，采集結(jié)束時關(guān)閉光源單元221，采集時間約為0.5s～1s，本發(fā)明實施例對此不作限定。移動終端21接收到該反射光譜數(shù)據(jù)后，執(zhí)行上述方法實施例，例如包括：根據(jù)預(yù)先建立的蔬菜農(nóng)藥殘留指數(shù)模型和接收到的第一反射光譜數(shù)據(jù)計算待測蔬菜的農(nóng)藥殘留指數(shù)；根據(jù)農(nóng)藥殘留指數(shù)與預(yù)設(shè)閾值確定待測蔬菜的農(nóng)藥殘留程度，其他方法詳見上述方法實施例，此處不再贅述。

本發(fā)明實施例提供的蔬菜農(nóng)藥殘留檢測系統(tǒng)，光源單元與光譜儀耦合共視場，確保了采集數(shù)據(jù)的正確性，避免了其他區(qū)域反射光造成的檢測影響，提高了蔬菜農(nóng)藥殘留檢測系統(tǒng)的精度。

在上述各實施例的基礎(chǔ)上，進一步地，如圖2所示，所述采集設(shè)備的外殼內(nèi)壁為黑色。

在實際應(yīng)用中，為了減少其他反射光的光譜數(shù)據(jù)造成的影響，采集設(shè)備的外殼內(nèi)壁設(shè)置為黑色，這樣在光譜儀所采集到的反射光譜數(shù)據(jù)為待測蔬菜的光譜數(shù)據(jù)。

本發(fā)明實施例提供的蔬菜農(nóng)藥殘留檢測系統(tǒng)，采集設(shè)備的外殼內(nèi)壁設(shè)置為黑色，這樣在光譜儀所采集到的反射光譜數(shù)據(jù)為待測蔬菜的光譜數(shù)據(jù)，避免了其他反射光造成的檢測影響，提高了蔬菜農(nóng)藥殘留檢測系統(tǒng)的精度。

在上述各實施例的基礎(chǔ)上，如圖2所示，所述采集設(shè)備包括：光源單元221、光譜儀222和黑色橡膠圈223，其中，黑色橡膠圈223安裝于采集設(shè)備22的視場前端，用于與待測蔬菜23無縫對接。

在實際應(yīng)用中，黑色橡膠圈223安裝于采集設(shè)備22的視場前端，使采集設(shè)備和待測蔬菜23無縫對接。黑色橡膠圈223可以根據(jù)實際需要設(shè)置，例如根據(jù)待測蔬菜的形狀設(shè)置黑色橡膠圈的柔韌性和寬度值，以使黑色橡膠圈223可以和待測蔬菜23無縫對接。

本發(fā)明實施例提供的蔬菜農(nóng)藥殘留檢測系統(tǒng)，采集設(shè)備的視場前端安裝黑色橡膠圈，使采集設(shè)備與待測蔬菜無縫對接，避免了采集過程中雜散光的干擾，提高了蔬菜農(nóng)藥殘留檢測系統(tǒng)的精度。

在上述各實施例的基礎(chǔ)上，進一步地，所述采集設(shè)備還包括：穩(wěn)流穩(wěn)壓裝置，用于向所述光源單元提供穩(wěn)定電流和穩(wěn)定電壓。

在實際應(yīng)用中，光源單元可能會隨著電量的改變而導(dǎo)致發(fā)射的模擬太陽光能量不穩(wěn)定，進而造成采集到的反射光譜數(shù)據(jù)的不確定性，為了避免這一現(xiàn)象的產(chǎn)生，采集設(shè)備還應(yīng)增加穩(wěn)流穩(wěn)壓裝置，具體地，可以在采集設(shè)備中安裝微型穩(wěn)流穩(wěn)壓裝置，將移動終端提供的電流輸入到微型穩(wěn)流穩(wěn)壓裝置中，然后在輸入到光源單元，確保光源單元發(fā)射能量穩(wěn)定的模擬太陽光。

本發(fā)明實施例提供的蔬菜農(nóng)藥殘留檢測系統(tǒng)，采用穩(wěn)流穩(wěn)壓裝置對穩(wěn)定電流和電壓，使光源單元發(fā)射的模擬太陽光不會隨著電量的變化而變化，消除了蔬菜樣品所處光照環(huán)境不同帶來的光譜分析的不確定性，提高了蔬菜農(nóng)藥殘留檢測系統(tǒng)的精度。

此外，還可以根據(jù)移動終端的定位系統(tǒng)確定待測蔬菜的空間位置分布，以便進行與地域相關(guān)的蔬菜農(nóng)藥殘留分析。

以上所描述的裝置以及系統(tǒng)實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現(xiàn)本實施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性的勞動的情況下，即可以理解并實施。